王欢欢
摘要：在天然气的众多应用形式中，液化天然气是我国目前在天然气应用中的主要形式，可以减小环境污染、提高天然气的利用率。本文重点阐述了目前我国天然气液化工艺的现状，并对几个典型设备进行分析，阐述了天然气液化装置的几种技术创新，希望能够推动我国小型天然气液化装置的技术进步，推动我国工业的可持续发展。
关键词：天然气;装置;应用分析
1、LNG液化气化站的工艺流程
第一，卸车过程。LNG槽车将LNG通过公路运输至气化站，静停15分钟后，用软管将撬车上气瓶与站内卸车增压气化器连接，并进行防静电接地，检查无误后，启动卸车增压气化器，LNG通过槽车的增压口进入增压气化器，增压气化器将LNG汽化，气化后的LNG通过LNG槽车气相口进入槽车内给槽车增压，使LNG槽车压力升高，与气化站内的低温储罐形成压差，在压力作用下，使LNG进入撬内的低温储罐，从而完成增压卸车过程。卸车时储罐工作压力保持在0.4MPa左右，储罐储存压力保持在0.6MPa以下，存储温度-145℃～-184℃。第二，存储稳压过程。储罐自动增压与LNG气化靠压力推动，随着储罐内LNG的流出，罐内压力不断降低，LNG出储罐的速度逐渐变慢直至停止。因此，正常供气操作中必须不断向储罐补充气体，将罐内压力维持在一定的范围内，才能使LNG气化过程维持下去。储罐的增压是利用自动增压调节阀和自动增压空温气化器实现的。当储罐内压力低于自动增压阀的设定开启值时，自动增压阀打开，储罐LNG靠液位差流入自增压空温气化器。第三，气化过程。脱硫脱碳即脱除酸性气体，通常有吸收法、吸附法和膜分离法3种方法。吸收法包括化学吸收法和物理吸收法。醇胺法具有成本低、反应快、吸收剂稳定性好、易再生等特点，是常用的化学吸收法；低温甲醇洗工艺对酸性气有良好的脱除效果，并能脱除水分、苯、重烃以及重金属，是常用的物理吸收法。吸附法是利用酸性气体在固体吸附剂表面的吸附作用，脱除天然气中的酸性气体，操作简单，常用于小型装置。膜分离法是近年来随着膜工业的迅速发展而兴起的一种天然气净化法，该法利用了膜的选择渗透特性过滤掉天然气中的酸性气分子，从而实现脱除酸性气的目的。ＳＮＧ中基本不含硫，预处理工艺中重点是考虑脱碳。脱水的方法有很多种，如低温法、溶剂吸收法、吸附法等，但能够满足ＬＮＧ生产要求的方法主要是吸附法，采用管道天然气生产ＬＮＧ的工厂一般都采用吸附法脱水，吸附剂为分子筛。对ＬＮＧ生产有影响的主要是Ｃ５＋以上烃类，在天然气深冷循环中，重烃首先冷凝并分离出来，但苯在常压、－７０℃左右才会形成有剧毒的晶体，用一般的冷却脱烃方法很难将其脱除，故一般采用５Ａ分子筛脱苯和重烃。ＳＮＧ中不含重烃和苯，预处理工艺中不需要设置该工序。汞的存在可能会腐蚀深冷过程中铝制的板翅式换热器，脱汞工艺主要有两种：即美国ＵＯＰ公司的ＨｇＳＩＶ分子筛吸附法，以及采用浸硫活性炭使汞与硫产生化学反应，生成硫化汞并吸附在活性炭上的方法。
2、LNG接收站关键设备
2.1LNG气化器
LNG气化器在接收站属于核心设备，使LNG获得热量变成气态以供外输，也是除LNG储罐外投资最大的设备之一。其中，IFV、ORV在接收站广泛应用，为国内使用最多和潜在市场用量最大的气化器类型。
2.2LNG潜液泵
LNG潜液泵是指将泵安装在储罐或液舱底部，使之浸没在LNG液体中，包括LNG低压泵、LNG装船泵、LNG高压泵和LNG装车泵等。前两者安装在LNG储罐泵井中，为高速离心式潜液泵。LNG低压泵除输送罐内LNG至高压气化区外，还可起码头保冷及外输液态LNG的作用。同时，为满足LNG装船返输需求，利用LNG装船泵将LNG外输至运输船中，且装船泵流量一般为低压泵的3～5倍。LNG高压泵作为动力装置将LNG增压输送至LNG气化器供气化外输，其结构型式与前两者基本相同，但高压泵的扬程和出口压力远高于低压泵。LNG装车泵则应用在中小型LNG工厂，其作用是将LNG充装至槽车。LNG潜液泵系列产品，掌握LNG潜液泵总体设计和制造工艺等关键技术内容。
研究成果通过中国机械工业联合会科技成果鉴定，达到国际先进水平。
2.3LNG储罐用全系列防爆型起重机
根据储罐内LNG潜液泵的配置，罐顶需配套安装1台3.5t(或以上)起重能力的起重机，完成储罐建设时期和运行检修期起吊或移除罐顶物资和LNG低压泵、LNG装船泵等设备的工作。由于LNG储罐的起重机使用工况特殊，须具备极高的可靠性、维修性和环境适应性，要求控制准确、作业高效。国内已建和在建项目中的LNG储罐主要采用立柱式旋臂起重机，其操作精确方便，且早期由国外公司垄断。研制应用于LNG储罐罐顶的防爆型旋臂式起重机和防爆型曲轨式起重机，满足储罐大型化和配置装船泵的需求，形成适用于低温介质储罐全系列自主技术产品，研究成果通过中国石油和化学工业联合会科技成果鉴定，达到国内领先水平。
2.4充氮和压力检测一体化装置
对于缺少充氮口和压力检测口的换热器，可以采用充氮和压力检测一体化装置。该装置中对接法兰和设备管嘴相连，并通过螺纹短管和等径三通连接，三通的另外两端均通过螺纹短管和球阀相连，球阀和压力表相连用来检测设备内的氮气压力，另一个球阀和充氮部分连接，充氮部分由软管、调压阀和氮气瓶组成。实际操作时，可由球阀、等径三通、螺纹短管和对接法兰形成的管路对设备充氮，可由压力表、球阀、等径三通、螺纹短管和对接法兰形成的管路对设备进行氮气压力检测。对于换热器壳侧，在B1管嘴上安装充氮和压力检测一体化装置就可以满足充氮和压力检测的目的。而换热器管侧无合适的安装口，笔者考虑将一体化装置侧装在管嘴A1处，管嘴和管线法兰之间安装对接盲板，并在对接盲板上开走气通道，在盲板外沿面进气口处安装充氮和压力检测一体化装置，从而有效解决管侧无合适充氮口和压力检测口的问题。
3、LNG产业发展建议
在未来发展中，需要重点关注LNG汽车产业，对LNG加气站进行科学的统筹规划，进一步加快LNG网络加气站的建设工作，激发出当下CNG加气站发展潜力，简化相关建造审批程序，构建和加油站相匹配的规模形式。当下我国在LNG汽车产业发展方面的支持力度还存在一定问题。LNG作为一种清洁能源，拥有经济环保等发展优势，同时在交通领域中LNG同样拥有突出的环保优势，处于重要的发展阶段。为此建议在未来发展中，需要进一步提高对于LNG汽车营销、生产企业以及终端用户的扶持力度。地方政府需要加大资金支持力度，对企业进行科学引导，扩大在市场应用、标准制定、工程化以及技术开发等方面的投入，积极研制出LNG零部件生产企业以及汽车生产企业的营业税减额政策。对于企业和私人采购LNG汽车试点，应该进行补贴，取消车辆购置税，积极引导消费人员采购应用。将政府采购导向功能全面发挥出来，促进公共机构LNG汽车采购规模的不断扩大。设置专项资金发展LNG汽车示范工程，扩展LNG汽车在公共服务领域中的应用规模，做好对于整个社会的引领示范。
结束语
我国在工业化和环境保护的进程中已经取得了不小的成就，但我国在工业化进程和能源利用上仍然任重道远，因为我们的系统还有待升级、技术还有待创新、理论成果还有待开创。同时我们也要意识到液化天然气对我国工业发展的重大意义，它不仅可以减少工业发展中的环境污染，还比同样质量的其他燃料热值高。同时是根据我国资源的一个合理应用。所以我们一定要对天然气进行科学开采和合理利用，不断推进我国的社会主义工业现代化的进程。
参考文献
[1]叶青. 中小型天然气液化工艺优化研究[D].中国石油大学(华东),2016.
[2]薛勇勇. 天然气液化装置的模拟优化与控制结构综合[D].大连理工大学,2016.